Gramm positivas y negativas

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Mauricio Ribas-García, Rafael Hurtado-Vargas, Norge Garrido-Carralero, Fidel Domenech-López, Raúl Sabadí
-Díaz
Metodología para la modelación matemática de procesos. Caso de estudio, fermentación alcohólica
ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, vol. 45, núm. 1,enero-abril, 2011, pp. 37-47,
Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar
Cuba
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223122251005

ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de
Azúcar,
ISSN (Versión impresa): 0138-6204
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Derivados de la Caña de Azúcar
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Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

Mauricio Ribas-García, Rafael Hurtado-Vargas, Norge Garrido-Carralero,
Fidel Domenech-López, Raúl Sabadí-Díaz
Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar
Vía Blanca 804 y Carretera Central, SanMiguel del Padrón, La Habana, Cuba
mauricio.ribas@icidca.edu.cu

RESUMEN
En este trabajo se presenta una metodología para la modelación matemática de procesos basada en los fenómenos de transporte, y las leyes de conservación de masa, energía
y momentum. Esta metodología se aplicó para describir la dinámica del proceso de fermentación alcohólica,y se analizaron los efectos de cambiar el modode operación sobre
las componentes fundamentales del mismo (biomasa, sustrato, producto y temperatura).
Se determinó el área de transferencia de calor necesaria para controlar la temperatura
de fermentación en el entorno de 32 °C. Los resultados de la simulación muestran que el
modelo obtenido describe adecuadamente el comportamiento dinámico del bioproceso.
Palabras clave: fermentación,modelación matemática, etanol, software, simulación.
ABSTRACT
Present paper presents a methodology for the mathematical modelling of processes based
on transport phenomena, mass, energy and momentum conservation. The methodology
was applied to the description of the dynamics of an alcoholic fermentation process,
analyzing the effect of changing the operation mode in the main components of theprocess (biomass, substrate, product and temperature). The heat transfer area needed to
keep fermentation temperature around 32 °C was determined. The simulation results
show that obtained model can satisfactorily predict the dynamic performance of real process.
Keywords: fermentation, mathematical modelling, ethanol, software, simulation.

ICIDCA 45 (1) 2011

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INTRODUCCIÓN
Lamodelación matemática de procesos
es una herramienta de gran utilidad para el
ingeniero ya que le permite conocer, entender e interpretar el mundo físico en el proceso de toma de decisiones (1,2).
Los avances de la computación han permitido el desarrollo de modelos matemáticos cada vez más detallados y precisos que
luego se utilizan en el diseño, escalado,
optimización y control de procesos de unaforma rápida y económica, al reducir los
costos por la eliminación de parte del trabajo experimental en la industria (3).
Desde el punto de vista de la ingeniería
de procesos, los modelos matemáticos se
clasifican en tres grandes categorías (4).
• Modelos fenomenológicos o de caja blanca, modelo obtenido mediante un estudio teórico del proceso; sus principios de
formulación son las ecuacionesde conservación (materia, energía y/o entropía),
leyes generales y ecuaciones constitutivas. El grado de complejidad del mismo
es función directa del grado de detalle
utilizado y constituye el núcleo fundamental de los modelos utilizados por los
ingenieros.
• Modelos empíricos, se construyen
mediante experimentación y observación, haciendo luego uso de datos experimentales para ajustar los...